生物化工论文

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1、定化酶的发展和应用内容摘要：固定化酶在现代的工业生产中扮演着举足轻重的作用，从固定化酶的发展过程着手，介绍传统方法和新方法的研究方向，以及在生活和生产方面的应用。关键词：固定化酶，传统方法，应用所谓固定化酶，是指在一定空间内呈闭锁状态存在的酶，能连续地进行反应，反应后的酶，可以重复冋收使用。固定化酶是20世纪60年代开始发展起来的一项新技术。最初主耍是将水溶性酶与不溶性载体结合起来，成为不溶于水的酶的衍生物，所以曾称为“水不溶酶”和“固相酶”。U•來发现也可以将酶包埋在凝胶内或置于超滤装置中，高分子底物与酶在超滤膜一边，而反应产物吋以透过膜逸出，在这种情况下，酶木身仍是可溶

2、的。因此，用水不溶酶和固相酶的名称就不恰当了。在1971年第一届国（5小酶工程会议上，正式建议采用“固定化酶”的名称。一、固定化酶省以卜*优点：1.反应完成后经过滤或离心等简单的方法就可回收，重复使用，降低了酶制剂的成木；2.可以装成酶柱，当底物溶液流经酶柱时，就能发生酶促反应，适合于工业化应用；3.酶经过固定化后，稳定性一般都有所提高。用于固定化的酶，起初都是采用经提取和分离纯化后的酶，随着阀定化技术的发展，也可采用含酶细胞或细胞碎片进行固定化，直接放用细胞或细胞碎片中的酶或酶系进行催化反成。由于微生物细胞町直接作为酶源，所以逐渐产生了固定化细胞技术。二、固定化酶的传统方

3、法1.吸附固定化吸附M定化是指用物理方法将载体和酶以非共价键的方式结合起来，在过去的几十年中应用的比较广泛，也是最早采用的固定化方之一。吸附的方法主耍宥①静电作用吸附;②疏水吸附;③亲和吸附;④生物的特异性和非特异性吸附等。特异性吸附赖配基的结合，致使与结合载体结合紧密，其屮铽化皓作为基质载体，其表面有不同的亲和基团，在和伴刀豆球蛋0A结合时，利用的是特异性固定化酶的吸附方而的技术。二氧化硅、大孔共聚物、黏土、聚氯三氟乙烯（PCTTE）等利用疏水方式固定。而非空硅石固定青霉素酰氨基转移酶、M41S硅石固定脂酶、微孔陶瓷固定｛i-葡萄糖苷酶等则是用亲水方式。常用的硅藻土、沸石

4、、中孔硅介质等仅是利用生物非特异性（范德华力、氢键等）吸附。在浮石-金属（TiC14）复合物利用配位作用固定a-淀粉酶吋，可得到50.7%的初始活力，还有利用透明醋酸纤维素上毗喃糖环上的-0H与金属之间的配位作用来固定化酶。这些吸附方法一般都可逆，载体可以重复使用，而且固定操作较为简卑，一般没冇对酶结构进行强性修饰，因此在很高程度上保持了酶的活性，然而容易遭到溶液中的pH值、离子强度、扩散、空间构型、载体性质、底物浓度、亲水性等方面影响酶活性而且吸附量有限，一般有机载体吸附量为几丨•毫克蛋白/克吸附剂，无机载体一般吸附量〈lmg蛋白/g吸附剂。1.包坭方法酶的包坷是指用某种

5、载体将酶包裹在其中，主要是将催化的酶分散在流体介质中，再通过一定的手段（物理或者化学）装载到不溶的载体中，形成固定化酶。在20世纪60年代，BERNFELDP等发现了丙烯酰胺单体在N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和溶解酶共存的情况下并保持了酶活性，以后逐渐受到重视，现在形成了共价包坭、双包埋、包埋交联等。现在的包埋技术不仅包埋一种酶，而且可以同时包坷2种以上进行共发酵。包埋可以分为共价包埋和非共价包埋2种。在载体的处理方面方法较多，大多数的多聚物包埋，可以通过射线、光或者化学引导其包埋酶。另外一些凝胶包埋通常在低温条件下处理（如聚乙烯醇（PVA）、海藻酸盐-Ca2+等）。还有一些

6、亲水或疏水性酶被海藻酸盐、壳聚糖、聚内烯酰胺凝胶、p（HEMA）-水凝胶。一般还采用首先将酶包裹在载体颗粒屮，然后用交联剂交联使得酶-载体结合紧密。包坪过程中载体的选择很重耍，载体直接作用酶并影响着酶活性和吸附量，载体的尺寸、化学性质等。还冇载体负载量、载体化学性质、扩散、酶被修饰后构造等。传统包埋主要分为争体聚合、化学交联包埋、物理包埋、共价包埋、凝胶埋等。发展至今，出现了扩散埋、渗透包埋、支撑乜埋、修饰包坭等。2.共价结合包坷共价结合包埋基于化学反应，通过化学修饰的方法将载体上的活性官能闭和酶表面上的氨基酸残基进行结合。共价结合就是酶、连接键、载体构成的一个集合体。这种

7、方式构成的对酶本身的活性位点多数没有作用，但对酶的空问结构做出不可逆的修饰，使得酶的活力、稳定性、选择性都宥较大提升，而且在与载体结合的程度上也比较紧密，因此酶的丢失也相对减少。在共价结合酶的同时，冇很多因素会影响酶的活性（如载体的物理性质，颗粒大小、形状、孔径等），孔径直接影响酶的吸附量，在多空玻璃固定木瓜蛋G酶的研究中，孔径是酶分子大小的3~9倍时才能冇效地固定酶。在酶扩散限制方而，孔径最好是酶大小的8倍。载体的化学性质对载体进行性化学修饰，形成结合活性基团（CAG），这些基团与酶发生结合形成稳定的构象，而这种